EP1279139A1 - Verfahren zum kollisionsmanagement für ein drahtloses erfassungssystem - Google Patents

Verfahren zum kollisionsmanagement für ein drahtloses erfassungssystem

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Publication number
EP1279139A1
EP1279139A1 EP01909702A EP01909702A EP1279139A1 EP 1279139 A1 EP1279139 A1 EP 1279139A1 EP 01909702 A EP01909702 A EP 01909702A EP 01909702 A EP01909702 A EP 01909702A EP 1279139 A1 EP1279139 A1 EP 1279139A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
message
cycle
msg
collision
ack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01909702A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Willi Brändli
Yvo Vultier
Dietrich Gilg
Reto Schreppers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens Transit Telematic Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Transit Telematic Systems AG filed Critical Siemens Transit Telematic Systems AG
Priority to EP01909702A priority Critical patent/EP1279139A1/de
Publication of EP1279139A1 publication Critical patent/EP1279139A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/02—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points taking into account a variable factor such as distance or time, e.g. for passenger transport, parking systems or car rental systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
  • EP 0 642 096 A2 An arrangement is known from EP 0 642 096 A2 which allows the simultaneous interrogation of a plurality of portable receivers.
  • portable receivers are usually designed as so-called smart cards and can be used for electronic recording systems.
  • detection systems are used, for example, for the registration of people or objects.
  • portable receivers or smart cards are referred to as electronic tickets or in short as tickets.
  • a terminal sends out at least one general message - also called a call or broadcast message - with which the tickets in the detection zone are informed that they can issue a presence message for registration with details of their identity.
  • the terminal can then address the tickets individually as required and, for example, acknowledge the identity received. These two steps must be repeated to ensure that tickets are fully registered in order to ensure conclusive billing.
  • the "slotted ALOHA" method mentioned in EP 0 642 096 A2 is based on the fact that the tickets can receive and confirm a message at one of several predetermined times. The time is selected using the ticket. This procedure also assumes that the tickets are always ready to receive.
  • each ticket reduces the likelihood of sending further presence reports until a collision can no longer be determined and the identity was successfully removed.
  • the other tickets then increase the likelihood of sending again until either the identity was also successfully transmitted or another collision occurs.
  • random access Such and similar methods are known under the term "random access”.
  • WO 99/36877 claims an anti-collision method in which the "probability method" mentioned above is combined with the "slotted ALOHA” method.
  • This anti-collision procedure includes the steps: a) a terminal sends out a general avoidance of calls; b) the tickets in the detection zone respond with a probability of less than 1 by means of a presence report which contains the identity of the relevant tickets; c) if the terminal receives a presence report from a ticket without collision, the terminal sends a communication tion set up with the relevant ticket and then returned to process step a); d) if the terminal receives a presence report from a ticket which is subject to a collision, the method step a) is returned;
  • step b the probability is changed depending on the call messages already answered by the ticket.
  • This method is particularly suitable for so-called proximity cards; it requires a permanent coupling during the whole process, since the feeding of such cards is usually carried out by an H field in the so-called near field area. This also limits the size of the detection zone.
  • EP 0 902 353 An arrangement is known from EP 0 902 353 which allows an electronic ticket to be put into an active state from an energy-saving sleep mode. This results in lower energy consumption and thus enables greater autonomy.
  • a high degree of autonomy for tickets provided with an energy source is additionally achieved by intermittent operation of the transmitting / receiving module located on the ticket.
  • Intermittent operation means that calls to all tickets can no longer be made at any time, but only when the send / receive modules on the tickets are ready to receive. This significantly increases the risk of collisions in communication. This affects disadvantageously on the tickets to be registered without gaps within specified times. In addition, collisions with an adjacent transmitter / receiver unit can occur, for example when two trains are running in parallel.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method which detects collisions occurring for intermittent communication between a terminal and a plurality of portable receivers and avoids these collisions in such a way that a high communication throughput is thereby made possible.
  • tickets can also be detected in an intermittent operation if the associated detection zones overlap (cf. claim 4).
  • ii) Repeated collisions in communication are avoided if the tickets each have an individual random generator for the time a message is sent and the random value is generated from a range of values, the upper limit of which increases monotonously (cf. claim 3).
  • iii) Repeated collisions between neighboring transmitter / receiver units are avoided by a phase-shifted or a second on / off cycle (cf. claim 5).
  • the on / off cycle of the tickets can be changed by means of an information unit sent by the transmitting / receiving unit to the tickets located in the associated detection zone and can be adapted adaptively to the respective application are aligned (cf. claim 7).
  • Figure 1 shows the floor plan of a vehicle with the arrangement of a first transmitter unit, a second transmitter / receiver unit and a response station and an entry and detection zone;
  • FIG. 2 shows a first on / off cycle for the intermittent operation of the second receiving module on an electronic ticket and a phase-shifted alternative on / off cycle
  • FIG. 3 shows a second alternative on / off cycle for the intermittent operation of the second receiving module on an electronic ticket
  • FIG. 4 shows a signal detection before a message is sent and
  • FIG. 5 shows the sequence of the method according to the invention with a transmitting / receiving unit and the representation of a collision in communication.
  • FIG. 1 shows the floor plan of a railroad car 20, each with an entry area 25 at the end of the car and a passage area 26. These two areas 25 and 26 allow access to the passenger area 23 through a platform 24. Doors are not shown for the sake of clarity.
  • the platform 24 and the passenger compartment 23 can be open or can be designed with a wall and an associated door.
  • a first transmission unit WD is assigned to each of the two platforms 24, which connects the relevant entry zone 21 with a covers electromagnetic field, which is designed as a so-called near field, preferably a frequency of 6.75 MHz or 13.5 MHz is provided.
  • a second transmitter / receiver unit AP is assigned to the passenger compartment 23, which also covers a detection zone 22 with an electromagnetic field; communication preferably takes place in the frequency range from 868 MHz or from 433 MHz.
  • the zones shown correspond approximately to the coverage with regard to a minimum field strength of the relevant transmitter units WD and AP.
  • a ticket T x is in an energy-saving "sleep state", ie only its first receiving module is ready to receive. If a person with such a ticket T x now approaches the boarding area 25 of a rail car 20, this person arrives in the so-called entry zone 21 and thus in the near field area of the transmitting unit WD.
  • a first reception module is present on the ticket T x , which receives an information unit INF1 from the transmission unit WD, which contains a time reference and a time grid t PSG and t cyc .
  • the time reference is preferably defined by a 24 bit number and a phase value up to the next or first whole time grid.
  • the receipt of the information unit INF1 "wakes up" the ticket T x , that is to say an intermittent activation of a second transmitter / receiver module located on the ticket is effected.
  • the associated cycle is shown in Fig. 2, the time reference is given by the ordinate at the point T R EF.
  • This wake-up and intermittent activation process takes place in all tickets that enter or are in the entry zone 21.
  • the determination of the time reference and time grid t cYC , t PSG on the tickets T can also take place in a manner other than that described above; a fixed one is also possible
  • Time reference and / or a fixed time grid is preferably dependent on the identity of the parameters assigned to the relevant detection zone.
  • This parameter can also be determined by the second transmitting / receiving unit; this is particularly advantageous when more than one second transmitting / receiving unit is assigned to a car.
  • the above-mentioned parameter can be defined with a general call message from the respective second transmitting / receiving unit, details are given further below in the description.
  • An example of a possible structure of the information unit INF1 can be found in Table 1 below, further parameters being specified with PARAM1, PARAM2:
  • the second transmitter / receiver unit AP is assigned at least one acknowledgment device QD within the detection zone 22.
  • the acknowledgment device QD is preferably designed like a ticket T, but it is permanently supplied with energy by the infrastructure of the railroad car.
  • the second transceiver unit AP is provided with a circuit which allows the signal strength to be measured before a message is sent in order to determine whether the radio medium is busy or not; this is also referred to as RSSI (Received Signal Strength Indication), as CS (Carrier Sense) or as signal detection SIG-DET.
  • RSSI Receiveived Signal Strength Indication
  • CS Carrier Sense
  • QD acknowledgment device QD (Quittance Device) assigned to the second transmitter / receiver unit AP;
  • T R E F time reference for all participants located in the detection zone 22 (T x , AP, QD);
  • AP_BC call eid (broadcast); QD_ACK Acknowledgment message from the QD device to the second transmitter / receiver unit AP;
  • FIG. 2 shows the on / off cycle for the second receiver module on a ticket T in a non-proportional representation.
  • a transmission of 150 bytes gross therefore takes 15 ms; the net transfer rate is lower because a share is still required for a data link layer.
  • FIG. 5 shows with T RBF the reference time known to the tickets T and the second transmitter / receiver unit AP.
  • T RBF the reference time known to the tickets T and the second transmitter / receiver unit AP.
  • t PSG the duration t PSG according to FIG. 2 sends the second transmitting / receiving unit AP a Aufrufmeidung AP_BC.
  • Table 2 A possible structure of the AP_BC call message can be found in Table 2 below:
  • the field COMMAND can contain the information that the ticket receiving this message must send back a so-called presence avoidance Tx_MSG; If no presence report is to be sent back, the avoidance of calls for the relevant ticket can have the function of a so-called guard call.
  • the fields REFCOUNT and REFPHASE can be used to re-synchronize the time reference on the ticket with this message. This may be necessary because of the
  • An acknowledgment device QD assigned to the second transmitter / receiver unit AP - see FIG. 1 in this regard - confirms the receipt of the call message AP_BC with an acknowledgment message QD_ACK to the second transmitter / receiver unit AP in the collision-free case.
  • the time required for the transfer is a number of units of length t ACG known to the tickets T, this number being defined, for example, as a fixed value or in a further field of the first information unit INF1.
  • the acknowledgment message QD_ACK advantageously contains the identity of the second / receiving unit AP so that it can be conclusively decided whether the sent request message AP_BC was received by the acknowledgment device QD. Additionally or alternatively, it is also possible for the acknowledgment device QD to only acknowledge the call avoidance AP_BC that corresponds to the identity of the second transmitter / receiver unit AP known to the acknowledgment device QD.
  • FIG. 5 it is initially assumed that all three tickets T1, T2 and T3 have received the call AP_BC.
  • the random numbers n x ⁇ are greater than the number of units t ACG corresponding to the time t LA ⁇ and significantly smaller than the number of units t ACG corresponding to the time t CYCL .
  • z x is a random number from the interval] 0, 1 [, for example in a discrete 16-bit representation.
  • the index x means that the random number is generated individually for each ticket, i.e. depending on the ticket T x .
  • N x i is an integer upper limit of the speed range for ⁇ for generating random numbers
  • the sequence N x, N x2 N x 3 / •• / is as long as up to the aforementioned value n strictly monotonic or monotonically rising until the ticket T x has received a confirmation message ACK_Tx; this monotony is called the so-called "exponential back off”. This reduces the likelihood of further collisions.
  • b x is a positive integer constant to ensure a minimum size of the numbers n xi . Contrary to the representation in FIG.
  • b x is selected for the further tests in such a way that the latency time t LA is also taken into account, that is to say the number n x ⁇ for i> 1 contains the number of units t ACG of the anti-collision algorithm from the time of the transmission of a presence message Tx_MSG. This last case is shown in FIG. 6 at the end of the AP_BC message.
  • ni i, n 2 i and n 3 ⁇ defined in this way it is provided that the tickets issue a presence report T1_MSG, T2_MSG and T3_MSG after n 1 , n 2 ⁇ and n 3 i units of the anti-collision grid t ACG . If indeed a presence message Tx_MSG is also emitted, is determined by the signal detection SIG-DET according to FIG 4. The presence avoidance Tx_MSG will only be sent when n during a specified number of units SIG _ DE ⁇ the radio medium-free.
  • the send / receive module Since each ticket T x immediately after a Presence message Tx_MSG expects a receipt confirmation message ACK_Tx, the send / receive module is activated in addition to the intermittent cycle T C ⁇ CL / T PSG for the duration of the latency period. This is shown in FIG. 5 with ACT1 and an associated rectangular function.
  • the confirmation of receipt message ACK_Tx contains the address of the relevant ticket T x . If another ticket T y accidentally receives such an acknowledgment message ACK_Tx, this message is discarded. But it is possible because the expected sender is also in this confirmation of receipt
  • ACK_Tx is included, a ticket T y uses individual fields of this message for a resynchronization of the clock on the ticket T y .
  • the second / transceiver unit AP does not receive an acknowledgment message QD_ACK from the acknowledgment device QD and repeats the transmission of a call avoidance AP_BC according to the defined cycle t CYCL and t PSG for a defined number. If the collision repeats itself during a certain number of cycles t CYCL , it is provided in a further embodiment of the invention that the second transmitter / receiver unit AP avoids a call AP_BC to a T REF compared to the
  • Phase t PHAS1 transmits postponed time.
  • the ticket T is aware of this grid shifted by phase t PHAS1 , for example by the content of the information unit INF1 or INF2.
  • neither the ticket T2 nor the ticket T1 receives an acknowledgment of receipt ACK T2 or ACK T1 on the sent presence reports T2_MSG and T1_MSG.
  • each ticket sends out again a presence report T2_MSG or T1_MSG after n 22 or ni units of the anti-collision grid t ACG .
  • Collision case C3 (not shown in the figures): This case can occur when crossing two vehicles with a high mutual relative speed of approx. 300 km / h and more; the relative speed of the trains is the difference between the absolute speeds, the sign of which includes the direction of travel of the trains.
  • This collision case is either not different from the collision case Cl or can lead to an incomplete transfer.
  • An incomplete transfer is made via a Transport security, for example by means of a checksum, is recognized and, according to the invention, can be remedied by repeating the sending of a message (from or to the ticket).
  • a permanent interference is possible, for example caused by a carrier signal on the specified first frequency.
  • such a collision is countered by switching to a second frequency both on the ticket T and on the side of the second transmitter / receiver unit AP.
  • Switch-on / switch-off cycles and, if necessary, the definition of a second frequency can be contained in the further fields PARAM1, PARAM2, .. in the information unit INF1.
  • the tickets T are thus able to switch to the other frequency either in advance or only after a specified number of cycles t CYCL . If the first frequency is at 868 MHz, it is advantageous to choose the second frequency, for example, within ⁇ 500 kHz.
  • the switch-on / switch-off cycle can be adaptive: In addition to the AP_BC avoidance calls, the second transmitter / receiver unit sends a so-called watchdog call periodically, for example every 7th cycle t CYCL .
  • the structure The guard call is similar to that in the call and can differ, for example, in the COMMAND field. For example, the symbolic values "ANSWER”, "SYNCHRONIZATION""NEWCYCLE" can be listed alternatively or cumulatively in the COMMAND field of the information unit INF2. With the guard call (and the call message) the tickets T are informed that they are still in a detection zone 22 and a counter on the tickets T is set to an initial value.
  • This counter is reduced with the expiry of each time period t G yc u ⁇ n 1; if this counter reaches the value zero, the relevant ticket T is put into the sleep state. It is also possible to set this counter to zero when a guard call or a call message is received and to increment it by the value 1 to a final value.
  • the first transmitter unit WD and the second transmitter / receiver unit AP can be combined in a unit called a terminal; It is also possible to install the QD acknowledgment device in such a terminal at a minimum distance.
  • two acknowledgment devices QD can be assigned to a second transmitter / receiver unit AP.
  • the second transmitter / receiver unit AP first expects two acknowledgment messages QD_ACK. If only one or no acknowledgment message QD arrives, a call message AP_BC is sent again in the next cycle; this process can be repeated, for example, for 2..4 cycles, where 4 ⁇ N max ., where N max stands for the maximum number of cycles after which a ticket 10 falls asleep again without receiving an AP_BC call avoidance. In the further cycles 5, 6,... It can be provided that the arrival of an acknowledgment message QD_ACK is sufficient insofar as no further call avoidances are sent as a result. This can occur if there is a partial overlap with the detection zone of another car.
  • the application of the method according to the invention is not limited to public transport. This method can also be used to track and locate objects that are equipped with a SmartCard that has a transmitter / receiver module. It is also conceivable to register people in buildings, for example in certain zones of a museum or in specially secured areas of a building.

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Abstract

Das Verfahren zum Kollisionsmanagement ist für ein drahtloses Erfassungssystem vorgesehen, das eine Mehrzahl von tragbaren Empfängern (T, TX, T1, T2) und wenigstens eine auf einem Fahrzeug angebrachte Sende-/Empfangseinheit (AP) aufweist. Die Kommunikation ist mittels eines Ein-/Ausschaltzyklus (tCYCL, tPSG) intermittierend. Ausgesandte Aufrufmeldungen (AP_BC) werden zunächst durch eine Quittungsmeldung (QD_ACK) von einem der Erfassungszone zugeordneten Quittierungsgerät (QD) bestätigt. Die Empfänger (T, TX) antworten auf eine empfangene Aufrufmeldung (AP_BC) mit einer den betreffenden Empfänger (TX) identifizierenden Präsenzmeldung (TX_MSG). Vor jeder Aussendung einer Meldung wird geprüft, ob das Funkmedium frei ist. Dennoch auftretende Kollisionen werden durch das Ausbleiben einer Quittungsmeldung (QD_ACK, ACK_TX) erkannt. Mittels Aussendung weiterer Meldungen in einem festen Raster (AP_BC, tCYCL) oder zu einem durch einen Zufallsgenerator bestimmten Zeitraster (tACG, n11, n12) wird die Kommunikation wieder aufgenommen. Dadurch ist eine lückenlose Erfassung der tragbaren Empfänger auch bei Überlappungen der Erfassungsbereiche gewährleistet. Der Ein-/Ausschaltzyklus kann adaptiv angepasst werden.

Description

Verfahren zum Kollisionsmanagement für ein drahtloses Erfassungssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus EP 0 642 096 A2 ist eine Anordnung bekannt, welche das gleichzeitige Abfragen einer Mehrzahl von tragbaren Empfängern erlaubt. Diese tragbaren Empfänger sind meist als sogenannte Smartcards ausgebildet und können für elektronische Erfassungssysteme eingesetzt werden. Solche Erfassungssysteme werden beispielsweise verwendet für die Registrierung von Personen oder Gegenständen. Im folgenden werden solche tragbaren Empfänger bzw. Smartcards als elektronische Billette oder kurz als Billette bezeichnet.
Solche Billette kommunizieren bidirektional mit einer ortsfesten oder einer auf einem Fahrzeug befindlichen Sende- /Empfangseinheit, diese Einheit wird in der nun folgenden Beschreibungseinleitung kurz mit "Terminal" bezeichnet. Die Kommunikation basiert im wesentlichen auf folgenden zwei Schritten:
Ein Terminal sendet mindestens eine generelle Meldung - auch Aufruf- oder Broadcastmeldung genannt - aus, mit der den in der Erfassungszone befindlichen Billetten mitgeteilt wird, dass sie zur Registrierung eine Präsenzmeldung mit Angabe der Identität absetzen können. Daraufhin kann das Terminal die Billette nach Bedarf einzeln adressieren und beispielsweise die empfangene Identität quittieren. Diese zwei Schritte müssen zur Gewährleistung einer lückenlosen Registrierung von Billetten wiederholt werden um eine schlüssige Abrechnung sicherzustellen.
Bedingt durch die Vielzahl von Personen auf einem Bahnsteig oder in einem Fahrzeug und allfälligen Überlappungen durch Terminals von anderen in der Nähe befindlichen Fahrzeugen ergeben sich Kollisionen in der Kommunikation. Dadurch ist eine sichere und lückenlose Erfassung der Billette gefährdet. Kol- lisionen in der Kommunikation ereignen sich insbesondere auch bei Parallelfahrten von Fahrzeugen. Solche Kollisionen können beispielsweise durch ein Verfahren vermieden werden, bei dem die Terminals und die Billette die Meldungen zu einem Zeit- punkt absetzen, der durch einen Zufallsgenerator festgelegt wird. Ein solches Verfahren setzt voraus, dass die Billette in einer dauernden Empfangsbereitschaft sind.
Das in EP 0 642 096 A2 erwähnte Verfahren "slotted ALOHA" beruht darauf, dass die Billette zu einem von mehreren vorbestimmten Zeitpunkten eine Meldung empfangen und bestätigen können. Die Auswahl eines Zeitpunktes erfolgt durch das Billett. Auch dieses Verfahren setzt voraus, dass die Billette stets empfangsbereit sind.
In einem in WO 99/36877 erwähnten Verfahren reduziert jedes Billett die Wahrscheinlichkeit zur Aussendung von weiteren Präsenzmeldungen soweit, bis keine Kollision mehr feststellbar ist und die Identität erfolgreich abgesetzt konnte. Die anderen Billette erhöhen im Anschluss daran die Sendewahrscheinlichkeit wieder soweit, bis entweder ebenfalls die Identität erfolgreich übermittelt werden konnte oder sich erneut eine Kollision ereignet. Solche und ähnliche Verfahren sind unter dem Begriff "Random Access" bekannt.
In WO 99/36877 wird ein Antikollisionsverfahren beansprucht, in dem das vorstehend erwähnte "Wahrscheinlichkeitsverfahren" mit dem "slotted ALOHA"-Verfahren kombiniert ist. Dieses Antikollisionsverfahren beinhaltet die Schritte: a) ein Terminal sendet eine generelle Aufrufmeidung aus; b) die in der Erfassungszone befindlichen Billette antworten mit einer Wahrscheinlichkeit kleiner 1 mittels einer Präsenzmeldung, die die Identität der betreffenden Billettes enthält; c) empfängt das Terminal von einem Billett kollisionsfrei eine Präsenzmeldung, wird vom Terminal eine Kommunika- tion mit dem betreffenden Billett aufgebaut und an- schliessend zum Verfahrensschritt a) zurückgekehrt; d) empfängt das Terminal von einem Billet eine kollisionsbehaftete Präsenzmeldung wird zum Verfahrensschritt a) zurückgekehrt;
Im Verfahrensschritt b) wird die Wahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von durch das Billett bereits beantworteten Aufrufmeldungen verändert.
Dieses Verfahren ist speziell geeignet für sogenannte Pro- ximity-Karten; es setzt während des ganzen Ablaufes eine dauernde Kopplung voraus, da die Speisung solcher Karten in der Regel durch ein H-Feld im sogenannten Nahfeldbereich erfolgt. Dadurch ist auch die Grosse der Erfassungszone begrenzt.
Aus EP 0 902 353 ist eine Anordnung bekannt, die erlaubt, ein elektronisches Billett aus einem energiesparenden Schlafmodus in einen Aktivzustand zu versetzen. Dadurch resultiert ein geringerer Energieverbrauch und ermöglicht somit eine höhere Autonomie.
Eine hohe Autonomie von mit einer Energiequelle versehenen Billetten wird zusätzlich durch einen intermittierenden Be- trieb des auf dem Billett befindlichen Sende-/Empfangsmodul erreicht. Das Sende-/Empfangsmodul ist nur in bestimmten Zeitabschnitten zum Empfang einer Meldung eingeschaltet, beispielsweise im Zyklus tCYCL = ιo s für tPSG = 10 ms. Dies ergibt einen sogenannten Duty Cycle von Viooo und bewirkt einen dementsprechend geringeren Energieverbrauch.
Der intermittierende Betrieb hat zur Folge, dass die Aufruf- meidungen an alle Tickets nicht mehr zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen können, sondern nur noch dann, wenn die auf den Billetten befindlichen Sende-/Empfangsmodule empfangsbereit sind. Dadurch ist die Gefahr von Kollisionen in der Kommunikation wesentlich erhöht. Dies wirkt sich nachteilig auf die innerhalb vorgegebener Zeiten lückenlos zu registrierenden Billette aus. Darüber hinaus können sich zusätzlich noch Kollisionen mit einer benachbarten Sende- /Empfangseinheit ereignen, z.B. bei Parallelfahrt zweier Züge.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, das für eine intermittierende Kommunikation zwischen einem Terminal und einer Mehrzahl von tragbaren Empfängern auftretende Kollisionen erkennt und diesen Kollisionen so ausweicht, dass dadurch ein hoher Kommunikationsdurchsatz ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
So können sich die folgenden Vorteile zusätzlich ergeben: i) Durch wenigstens einen wagenspezifischen Ein-/Ausschalt- zyklus können Billette in einem intermittierenden Betrieb auch dann erfasst werden, wenn sich die zugehörigen Erfassungszonen überlappen (vgl. Patentanspruch 4). ii) Wiederholte Kollisionen in der Kommunikation werden dadurch vermieden, als die Billette je einen individuellen Zufallsgenerator für den Zeitpunkt der Aussendung einer Meldung aufweisen und der Zufallswert aus einem Wertebereich generiert wird, dessen Obergrenze monoton steigend ist (vgl. Patentanspruch 3) . iii) Wiederholte Kollisionen zwischen benachbarten Sende- /Empfangseinheiten werden durch einen phasenverschobenen oder einen zweiten Ein-/Ausschaltzyklus vermieden (vgl. Patentanspruch 5) . iv) Der Ein-/Ausschaltzyklus der Billette ist durch eine von der Sende-/Empfangseinheit an die in der zugehörigen Er- fassungszone befindlichen Billette ausgesandte Informationseinheit veränderbar und kann adaptiv an die je- weilige Anwendung ausgerichtet werden (vgl. Patentanspruch 7) . v) Auf den elektronischen Billetten brauchen keine hochpräzisen Taktgeber eingesetzt werden, da durch eine aus- gesandte Informationseinheit eine Resynchronisation des Taktgebers im vorgegebenen Zyklus vorgenommen werden kann (vgl. Patentanspruch 8) .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei- spielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 den Grundriss eines Fahrzeuges mit der Anordnung einer ersten Sendeeinheit, einer zweiten Sende- /Empfangseinheit und einer Antwortstation sowie einer Eintritts- und Erfassungszone;
Figur 2 einen ersten Ein-/Ausschaltzyklus für den intermittierenden Betrieb des zweiten Empfangsmoduls auf einem elektronischen Billett sowie einen phasenverschobenen alternativen Ein-/Ausschaltzyklus; Figur 3 einen zweiten alternativen Ein-/Ausschaltzyklus für den intermittierenden Betrieb des zweiten Empfangsmoduls auf einem elektronischen Billett;
Figur 4 eine Signal-Detektion vor dem Aussenden einer Meldung und Figur 5 den Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens mit einer Sende-/Empfangseinheit und der Darstellung einer Kollision in der Kommunikation.
Figur 1 zeigt den Grundriss eines Eisenbahnwagens 20 mit je einem Einstiegsbereich 25 am Wagenende sowie einem Durchgangsbereich 26. Diese beiden Bereiche 25 und 26 ermöglichen den Zugang durch eine Plattform 24 zum Passagierraum 23. Türen sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Die Plattform 24 und der Passagierraum 23 können offen oder mit einer Wand und einer zugehörigen Türe ausgestaltet sein. Den beiden Plattformen 24 ist je eine erste Sendeeinheit WD zugeordnet, die die betreffende Eintrittszone 21 mit einem elektromagnetischen Feld abdeckt, das als sogenanntes Nahfeld ausgebildet ist, vorzugsweise ist eine Frequenz von 6.75 MHz oder von 13.5 MHz vorgesehen. Eine zweite Sende-/Empfangs- einheit AP ist dem Passagierraum 23 zugeordnet, die eine Er- fassungszone 22 ebenfalls mit einem elektromagnetischen Feld abdeckt, die Kommunikation erfolgt vorzugsweise im Frequenzbereich von 868 MHz oder von 433 MHz. Die eingezeichneten Zonen entsprechen ungefähr der Abdeckung hinsichtlich einer minimalen Feldstärke der betreffenden Sendeeinheiten WD und AP.
Es wird angenommen, dass sich ein Billett Tx in einem energiesparenden "Schlafzustand" befindet, d.h. es ist nur dessen erstes Empfangsmodul empfangsbereit. Nähert sich nun eine Person mit einem solchen Billett Tx dem Einstiegsbereich 25 eines Eisenbahnwagens 20, gelangt diese Person in die sogenannte Eintrittszone 21 und damit in den Nahfeldbereich der Sendeeinheit WD. Auf dem Billett Tx ist ein erstes Empfangsmodul vorhanden, das von der Sendeeinheit WD eine Informa- tionseinheit INFl empfängt, die einen Zeitbezug und ein Zeitraster tPSG und tcyc enthält. Der Zeitbezug ist vorzugsweise durch eine 24 Bit - Zahl sowie einen Phasenwert bis zum nächsten bzw. ersten ganzen Zeitraster definiert.
Durch den Empfang der Informationseinheit INFl wird das Billett Tx "geweckt", d.h. es wird ein intermittierendes Einschalten eines auf dem Billett befindlichen zweiten Sende- /Empfangsmoduls bewirkt. Der damit verbundene Zyklus ist in Fig. 2 dargestellt, der Zeitbezug ist durch die Ordinate beim Punkt TREF gegeben. Dieser Vorgang des Weckens und intermittierenden Einschaltens spielt sich bei allen in die Eintrittszone 21 gelangenden oder befindlichen Billetten ab. Die Festlegung von Zeitbezug und Zeitraster tcYC , tPSG auf den Billetten T kann auch auf andere als die vorstehend beschriebene Weise erfolgen; möglich ist auch ein fester
Zeitbezug und/oder ein festes Zeitraster. Vorzugsweise ist der Zeitbezug abhängig von einem die Identität der betreffenden Erfassungszone zugeordneten Parameter. Dieser Parameter kann auch durch die zweite Sende-/Empfangseinheit bestimmt sein, dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn einem Wagen mehr als eine zweite Sende-/Empfangseinheit zugeordnet ist. Die Festlegung des vorerwähnten Parameters kann mit einer generellen Aufrufmeldung von der jeweiligen zweiten Sende-/Empfangseinheit erfolgen, Einzelheiten sind weiter unten in der Beschreibung angegeben. Ein Beispiel einer möglichen Struktur der Informationseinheit INFl ist der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen, wobei weitere Parameter mit PARAM1, PARAM2 angegeben sind:
Tabelle 1
Der zweiten Sende-/Empfangseinheit AP ist innerhalb der Erfassungszone 22 wenigstens ein Quittierungsgerät QD zugeordnet. Das Quittierungsgerät QD ist vorzugsweise wie ein Billett T ausgestaltet, es wird jedoch permanent durch die Infrastruktur des Eisenbahnwagens mit Energie versorgt.
Die zweite Sende-/Empfangseinheit AP ist mit einer Schaltung versehen, die erlaubt, vor dem Aussenden einer Nachricht die Signalstärke zu messen, um festzustellen, ob das Funkmedium besetzt ist oder nicht; dies wird auch als RSSI (Received Signal Strength Indication) , als CS (Carrier Sense) oder als Signal-Detektion SIG-DET bezeichnet. Der gleiche Ablauf der Signal-Detektion SIG-DET wird auch auf Seite der Billette T durchgeführt und ist in Fig. 4 mit Tx MSG für die zu sendende Präsenzmeldung und mit SIG-DET für die Signal-Detektion bezeichnet, x steht dabei für die Nummer bzw. einen Index eines Billettes, x=l, 2, .. .
Eine Ausgestaltungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nun mittels der Anordnung gemäss Fig. 1 anhand der in den Figuren 2 und 4 dargestellten Abläufe in weiteren Einzelheiten erläutert. Es bezeichnen:
AP Zweite Sende-/Empfangseinheit AP (Access Point) ;
Tl, T2, T3 drei verschiedene Billette T in der Erfassungszone 22 der betreffenden zweiten Sende-/Empfangseinheit AP;
QD der zweiten Sende-/Empfangseinheit AP zugeordnetes Quittierungsgerät QD (Quittance Device) ;
tAcG Antikollisionsraster (Anti Collision Grid) ;
tcYC Zykluszeit für intermittierenden Betrieb;
t-LAT Latenzzeit zu einer ausstehenden Empfangsbestätigungsmeldung ACK_Tx;
tpHASi Zeitliche Phasenverschiebung für einen alternativen Ein-/Ausschaltzyklus mit denselben Parametern tcYCL und tpSG /'
tpSG Einschaltdauer innerhalb der Zykluszeit tcYCL;
TREF Zeitreferenz für alle in der Erfassungszone 22 befindlichen Teilnehmer (Tx, AP, QD) ;
AP_BC Aufruf eidung (Broadcast) ; QD_ACK Quittungsmeldung des Gerätes QD an die zweite Sende-/Empfangseinheit AP;
ACK T1, ACK T2, ACK_T3 Empfangsbestätigungsmeldung an das betreffende Billett Tl, T2 bzw. T3;
T1_MSG, T2_MSG, T3_MSG
Präsenzmeldung der Billette Tl, T2 bzw. T3.
In einer nicht proportionalen Darstellung ist in Fig. 2 der Ein-/Ausschaltzyklus für das zweite Empfangsmodul auf einem Billett T zu entnehmen. Die angegebenen Zeiten richten sich nach der Anwendung; als Beispiele sind folgende Werte aufgeführt: tcγc = 360 s und -PSG = 60 ms für die Erfassung in einem Intercity-Zug entsprechend einem Duty-Cycle von 1/6o o o' tcγcL = 30 s und tPSG= 30 ms für die Erfassung in einem Autobus entsprechend einem Duty-Cycle von Viooo« Empfängt ein Billett T während einer bestimmten Zahl - z.B. 5 - aufeinanderfolgender Zyklen tCΪCL keine Aufrufmeidung AP_BC, kehrt das Billett in den vorgenannten Schlafmodus zurück. In Figur 2 ist ebenfalls das Antikollisionsraster mit einer Breite von tACG dargestellt. tcYCL und tACG sind vorzugsweise über ein ganzzahliges Vielfaches gemäss nachfolgenden Beispielen miteinander verknüpft: tcYC = n * tACG/ n = 1000 .. 60000; gemäss dem zweiten vorgenannten Beispiel tcYCL = 30 s ergibt sich für n = 6000: tACG = 5 ms. Es ist auch möglich, die Grosse tACG aus tPSG zu parametrisieren bzw. zu bestimmen. Je nach Anwendung kann es auch zweckdienlich sein, für n einen Wert zu benutzen, der ausserhalb des vorgenannten Beispielintervalls 1000 .. 60000 liegt.
Für eine angenommene Funkübertragungskapazität von 80 kbit/s ergibt sich für 3 Einheiten des Antikollisionsraster von tRCG = 5 ms eine Informationsmenge von: 80 kbit/s • 5 ms = 400 Bit für eine Einheit; für 3 Einheiten ergeben sich 3 • 400 Bit = 150 Byte, wobei 8 Bit = 1 Byte. Eine Uebertragung von 150 Byte brutto benötigt somit 15 ms; die Nettoübertragungsrate ist geringer, da noch ein Anteil für eine Sicherungsschicht benötigt wird.
In Figur 5 ist mit TRBF der den Billetten T und der zweiten Sende-/Empfangseinheit AP bekannte ReferenzZeitpunkt dargestellt. Innerhalb der Dauer tPSG gemäss Fig. 2 sendet die zweite Sende-/Empfangseinheit AP eine Aufrufmeidung AP_BC. Eine mögliche Struktur der Aufrufmeldung AP_BC kann der nachstehend aufgeführten Tabelle 2 entnommen werden:
Tabelle 2
Im Feld COMMAND kann die Information enthalten sein, dass das diese Meldung empfangende Billett eine sogenannte Präsenz- meidung Tx_MSG zurücksenden muss; ist keine Präsenzmeldung zurückzusenden, kann die Aufrufmeidung für das betreffende Billett die Funktion eines sogenannten Wachhalterufs haben. Die Felder REFCOUNT und REFPHASE können bei dieser Meldung dazu benutzt werden, den Zeitbezug auf dem Billett zu re- synchronisieren. Dies kann erforderlich sein, da auf den
Billetten T in der Regel keine hochpräzisen Taktgeber verfügbar sind. Eine Drift des Ein-/Ausschaltzyklus wird dadurch verhindert. Der Wachhalteruf kann in einer Periodizität m " tCΪC erfolgen; wobei für m folgende Werte zugelassen sind: m = 1, 2, .. , (Nmax - l); Nmax steht für die maximale Anzahl Zyklen, nach denen ein Billett T bei erfolgloser Kommunikation mit einer Sendeeinheit WD oder AP wieder in den Schlafzustand zurückkehrt. Ein der zweiten Sende-/Empfangseinheit AP zugeordnetes Quittierungsgerät QD - siehe dazu Fig. 1 - bestätigt im kollisionsfreien Fall den Empfang der Aufrufmeldung AP_BC mit einer Quittungsmeldung QD_ACK an die zweite Sende-/Empfangseinheit AP. Die für die Ueber ittlung benötigte Zeit beträgt eine den Billetten T bekannte Zahl von Einheiten der Länge tACG, diese Zahl ist beispielsweise als Festwert oder in einem weiteren Feld der ersten Informationseinheit INFl defi- niert. In der Quittungsmeldung QD_ACK ist vorteilhafterweise die Identität der zweiten-/Empfangseinheit AP enthalten, damit in dieser schlüssig entschieden werden kann, ob die ausgesandte Aufrufmeldung AP_BC vom Quittungsgerät QD empfangen wurde. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass das Quittierungsgerät QD nur solche Aufruf- meidung AP_BC quittiert, die mit der dem Quittierungsgerät QD bekannten Identität der zweiten Sende-/Empfangseinheit AP übereinstimmen.
In Figur 5 wird zunächst angenommen, dass alle drei Billette Tl, T2 und T3 die Aufruf eidung AP_BC empfangen haben. Auf den Billetten Tx mit x = l, 2 oder 3 ist ein Zufallsgenerator vorgesehen, der Zufallszahlen nx ι , nx 2 , nx 3 im bis maximal n = 1000 .. 60000 erzeugt. Im folgenden sind Zeitan- gaben und Zufallszahlen nxi wie folgt mit einander verknüpft: txi = nxi • tACG .
Die Zufallszahlen nx^ sind grösser als der der Zeit tLAτ entsprechende Anzahl Einheiten tACG und deutlich kleiner als die der Zeit tCYCL entsprechende Anzahl Einheiten tACG. Der Algorithmus zur Erzeugung von Zufallszahlen auf einem Billett Tx ist vorzugsweise von folgender Art: nxi := zχ * Nχi + bχ / wobei nxi als ganzzahliger Wert dargestellt ist. zx ist eine Zufallszahl aus dem Intervall ]0, 1[ , z.B. in einer diskreten 16-Bit-Darstellung. Der Index x bedeutet, dass die Zufallszahl billettindividuell, also abhängig vom Billett Tx erzeugt wird. Beispielsweise kann der Startwert des Zufallszahlengenerators abhängig von einem von der Billettidentität zugeordneten Parameter festgelegt sein. Nxi ist eine ganzzahlige Obergrenze des Zahlenbereiches für die zu generierenden Zufallszahlen, die Folge Nx ι , Nx2 , Nx3 / ••/ i-st solange bis zum vorstehend erwähnten Wert n streng monoton oder monoton steigend, bis das Billett Tx eine Bestätigungsmeldung ACK_Tx erhalten hat; diese Monotonie wird als sogenannter "exponential back off" bezeichnet. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit weiterer Kollisionen reduziert. bx ist eine positive ganzzahlige Konstante, um einen minimale Grosse der Zahlen nxi sicherzustellen. Entgegen der Darstellung in Fig. 5 ab den Meldung T1_MSG, T2_MSG und T3_MSG ist es auch möglich, dass bx so für die weiteren Ver- suche gewählt ist, dass damit auch die Latenzzeit tLA mit berücksichtigt ist, das heisst, dass die Zahl nx ± für i > 1 die Anzahl Einheiten tACG des Antikollisionsalgorithmus ab dem Zeitpunkt des Aussendens einer Präsenzmeldung Tx_MSG beinhaltet. Dieser letzte Fall ist in der Fig. 6 am Ende der Meldung AP_BC dargestellt.
Da der jeweilige Startwert des Zufallsgenerators durch einen billettspezifische Parameter definiert ist, ist es unabhängig von der in einer Erfassungszone 22 befindlichen Anzahl Billette unmöglich, dass auf zwei Billetten eine identische Zahlenfolge generiert wird. Trotzdem sind Kollisionen möglich, diese Fälle werden nachstehend im Einzelnen dargelegt.
Mit den so definierten Zufallszahlen ni i , n2 i und n3 λ ist vorgesehen, dass die Billette nach n1 , n2 ι und n3 i Einheiten des Antikollisionsrasters tACG eine Präsenzmeldung T1_MSG, T2_MSG und T3_MSG absetzen. Ob tatsächlich eine Präsenzmeldung Tx_MSG auch ausgesendet wird, bestimmt sich durch die Signal-Detektion SIG-DET gemäss der Figur 4. Die Präsenz- meidung Tx_MSG wird nur dann ausgesandt, wenn während einer festgelegten Anzahl Einheiten nSIG_DEτ das Funkmedium frei ist. Da jedes Billett Tx unmittelbar nach Absetzen einer Präsenzmeldung Tx_MSG eine Empfangsbestätigungsmeldung ACK_Tx erwartet, wird das Sende-/Empfangsmodul zusätzlich zum inter- mitterenden Zyklus TCΪCL / TPSG für die Dauer der Latenzzeit aktiv geschaltet. Dies ist in der Fig. 5 mit ACT1 und einer zugehörigen Rechteckfunktion dargestellt. Die Empfangsbestätigungsmeldung ACK_Tx enthält die Adresse des betreffenden Billettes Tx . Wenn zufällig ein anderes Billett Ty eine solche Empfangsbestätigungsmeldung ACK_Tx empfängt, wird diese Meldung verworfen. Möglich ist aber, da der erwartete Absender ebenfalls in dieser Empfangsbestätigungsmeldung
ACK_Tx enthalten ist, ein Billett Ty einzelne Felder dieser Meldung für eine Resynchronisation des auf dem Billett Ty befindlichen Taktgebers benutzt.
Nachfolgend werden mögliche Kollisionen und ihre Behandlung dargestellt:
Kollisionsfall Cl gemäss Fig. 5:
Die zweite-/Sendeempfangseinheit AP erhält vom Quittierungsgerät QD keine Quittungsmeldung QD_ACK und wiederholt für eine festgelegte Anzahl das Aussenden einer Aufrufmeidung AP_BC gemäss dem festgelegten Zyklus tCYCL und tPSG. Wiederholt sich die Kollision während einer bestimmten Anzahl Zyklen tCYCL, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Sende-/Empfangseinheit AP eine Aufrufmeidung AP_BC zu einem gegenüber TREF um die
Phase tPHAS1 verschobenen Zeitpunkt aussendet. Den Billette T ist dieses um die Phase tPHAS1 verschobene Raster z.B. durch den Inhalt der Informationseinheit INFl oder INF2 bekannt.
Kollisionsfall C2 gemäss Fig. 5:
Dieser Fall kann bei einer Parallelfahrt von zwei Bussen auftreten. Es lässt sich nicht verhindern, dass sich die durch die Ausbreitung der elektromagnetischen Felder definierten Erfassungszonen 22 überlappen. Die Überlappung als solche führt wegen des vorzugsweise wagenspezifisch festgelegten Ein-/Ausschaltzyklus noch nicht zwangsläufig zu einer Kolli- sion. Bedingt durch die Übertragungsdauer von z.B. 15 ms sind jedoch beispielsweise folgende Kollisionen möglich: a) Mit der Signal-Detektion SIG-DET werden jene Fälle nicht erfasst, wo das sendende Billett Tx eine Meldung TX_MSG nahezu gleichzeitig absendet, wie z.B. die zweite Sende- /Empfangseinheit AP eine Bestätigungsmeldung ACK_Ty absendet. b) Ebenfalls mit der Signal-Detektion SIG-DET können auch nahezu gleichzeitig gesandte Meldungen nicht erkannt werden, die von der betreffenden Erfassungszone 22 nicht zugeordneten Billetten T oder mit anderen zweiten Sende- /Empfangseinheiten AP kollidieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass erstens die Sendeleistung der Billette Tx geringer ist und zweitens wegen der räum- liehen Distanz und der damit verbundenen Dämpfung durch Wände ebenfalls wesentlich geringere Pegel auftreten. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision eines wagenfremden Billettes T mit der wageneigenen zweiten Sende-/Empfangseinheit AP erheblich reduziert, aber nicht ausgeschlossen.
Im vorliegenden Kollisionsfall C2 gemäss der Fig. 5 erhält weder das Billett T2 noch das Billett Tl auf die ausgesandten Präsenzmeldungen T2_MSG und T1_MSG eine Empfangsbestätigungsmeldung ACK T2 bzw. ACK T1. Nach einer Latenzzeit tLAT sen- det jedes Billett nach n22 bzw. ni Einheiten des Anti- kollisionsrasters tACG erneut eine Präsenzmeldung T2_MSG bzw. T1_MSG aus.
Kollisionsfall C3 (in den Figuren nicht dargestellt) : Dieser Fall kann beim Kreuzen zweier Fahrzeuge mit hoher gegenseitiger Relativgeschwindigkeit von ca. 300 km/h und mehr auftreten; die relative Geschwindigkeit der Züge ergibt sich als Differenz der absoluten Geschwindigkeit, deren Vorzeichen die Fahrtrichtung der Züge beinhaltet. Dieser Kolli- sionsfall ist gegenüber dem Kollisionsfall Cl entweder nicht verschieden oder kann zu einer unvollständigen Übertragung führen. Eine unvollständige Uebertragung wird über eine Transportsicherung, beispielsweise mittels einer Checksumme, erkannt und kann erfindungsgemäss mit einer Wiederholung der Aussendung einer Meldung (vom oder zum Billett) behoben werden.
Kollisionsfall C4 gemäss Fig. 5:
Dieser Fall kann dann auftreten, wenn eine weitere zweite Sende-/Empfangseinheit eines benachbarten Wagens vorhanden ist und so nahe zum Zeitpunkt TREF eine Aufrufmeidung ab- setzt, die mittels der Signal-Detektion SIG-DET nicht mehr erkennbar ist. Bedingt durch je wagenindividuell festgelegte Ein-/Ausschaltzyklen eliminiert sich diese Kollision entweder durch erneute Aussendung zu einem späteren, durch ein Vielfaches von t γcL festgelegten Zeitpunkt oder durch einen Wechsel auf einen um die Phase TPHAS1 verschobenen Ein-
/Ausschaltzyklus. Es ist speziell in diesem Fall auch eine Dauerstörung möglich, beispielsweise verursacht durch ein Trägersignal auf der festgelegten ersten Frequenz. Einer solchen Kollision wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch begegnet, dass sowohl auf dem Billett T als auch auf der Seite der zweiten Sende-/Empfangseinheit AP auf eine zweite Frequenz ausgewichen wird. Ein-/Ausschaltzyklen und allenfalls die Festlegung einer zweiten Frequenz können in der Informationseinheit INFl in den weiteren Feldern PARAM1, PARAM2 , .. enthalten sein. Damit sind die Billette T in der Lage, zum vorneherein oder erst nach einer festgelegten Anzahl Zyklen tCYCL auf die andere Freguenz zu wechseln. Ist die erste Frequenz auf 868 MHz, ist es vorteilhaft, die zweite Frequenz beispielsweise innerhalb von ±500 kHz zu wählen.
In Figur 3 ist ein alternativer zweiter Ein-/Ausschaltzyklus dargestellt. Der Ein-/Ausschaltzyklus kann adaptiv ausge- staltet sein: Neben den Aufrufmeidungen AP_BC sendet die zweite Sende-/Empfangseinheit periodisch, z.B. jeden 7. Zyklus tCYCL einen sogenannten Wachhalteruf. Die Struktur des Wachhalterufs ist ähnlich jener in der Aufruf eidung und kann sich z.B. im Feld COMMAND unterscheiden, beispielsweise können im Feld COMMAND der Informationseinheit INF2 die symbolischen Werte "ANTWORT", "SYNCHRONISATION" "NEUER ZYKLUS" alternativ oder kumulativ aufgeführt sein. Mit dem Wachhalteruf (und der Aufrufmeldung) wird den Billetten T mitgeteilt, dass sie sich immer noch in einer Erfassungszone 22 befinden und auf den Billetten T wird ein Zähler auf einen Initialwert gestellt. Dieser Zähler wird mit dem Ablauf einer jeden Zeit- dauer tGyc uιn 1 reduziert; erreicht dieser Zähler den Wert Null, wird das betreffende Billett T in den Schlafzustand versetzt. Es ist auch möglich, diesen Zähler bei Empfang einer Wachhalterufes oder einer Aufrufmeldung auf Null zu setzen und jeweils um den Wert 1 bis zu einem Endwert hoch- zuzählen.
In der konkreten Ausgestaltung eines Wagens können die erste Sendeeinheit WD und die zweite Sende-/Empfangseinheit AP in einer als Terminal bezeichneten Einheit vereinigt sein; mög- lieh ist auch, das Quittierungsgerät QD in einem Minimalabstand ebenfalls in ein solches Terminal einzubauen.
Alternativ können wie in Fig. 1 dargestellt, einer zweiten Sende-/Empfangseinheit AP zwei Quittierungsgeräte QD zuge- ordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Sende-/Empfangseinheit AP zunächst zwei Quittierungsmeldungen QD_ACK erwartet. Trifft nur eine oder gar keine Quittierungsmeldung QD ein, wird erneut eine Aufrufmeldung AP_BC im nächsten Zyklus ausge- sandt; dieser Vorgang kann sich z.B. für 2..4 Zyklen wiederholen, wobei 4 < Nmax., wobei Nmax für die maximale Anzahl Zyklen steht, nach denen ein Billett 10 ohne Empfang einer Aufrufmeidung AP_BC wieder in den Schlafzustand fällt. Bei den weiteren Zyklen 5, 6, .. kann vorgesehen sein, dass das Eintreffen einer Quittungsmeldung QD_ACK insoweit genügt, als dadurch keine weiteren Aufrufmeidungen abgesandt werde. Dieser Fall kann auftretenden, falls eine partielle Überlappung mit der Erfassungszone eines anderen Wagens auftritt.
Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist nicht auf öffentliche Verkehrsmittel beschränkt. Dieses Verfahren kann auch zur Verfolgung und Ortung von Objekten eingesetzt werden, die mit einer ein Sende-/Empfangsmodul aufweisenden SmartCard versehen sind. Denkbar ist auch eine Registrierung von Personen in Gebäuden, beispielsweise in bestimmten Zonen eines Museums oder in speziell gesicherten Bereichen eines Gebäudes.
Liste der in Figur 1 verwendeten Bezugszeichen:
T, τx elektronisches Billett
20 Eisenbahnwagen
21 Eintrittszone
22 Erfassungszone
23 Passagierraum
24 Plattform
25 Einstiegsbereich
26 Durchgangsbereich
WD Erste Sendeeinheit
AP Zweite Sende-/Empfangseinheit
QD Quittierungsgerät

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kollisionsmanageraent für ein drahtloses Erfassungssystem das enthält: a) eine Mehrzahl von tragbaren Empfängern (T, Tx, Tl, T2) , welche ein Sende-/Empfangsraodul aufweisen; b) wenigstens eine ortsfest oder auf einem Fahrzeug angebrachte Sende-/Empfangseinheit (AP) für eine intermittierende Kommunikation mittels eines Ein-/Ausschaltzyklus (tcYCL tPSG) innerhalb eines Zyklus (tCY L) m^ den in einer Erfassungszone (22) befindlichen tragbaren Empfängern (Tx) ; gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: A auf eine von der Sende-/Empfangseinheit (AP) an die tragbaren Empfänger (Tx) ausgesandte Aufrufmeidung (AP_BC) wird durch ein der Erfassungszone zugeordnetes
Quittierungsgerät (QD) eine Quittungsmeldung (QD_ACK) an die Sende-/Empfangseinheit (AP) übermittelt, B auf den Empfang der Aufrufmeldung (AP_BC) senden die tragbaren Empfänger (Tx) nach einer durch einen Zufalls- generator festgelegten Zeit (nll, n22) eine den betreffenden Empfänger (Tx) identifizierende Präsenzmeldung (Tx_MSG) an die Sende-/Empfangseinheit (AP) ; C die Sende-/Erapfangseinheit (AP) quittiert eine empfangene Präsenzmeldung (Tx_MSG) mit einer an den betreffenden Empfänger (Tx) adressierten Empfangsbestätigungsmeldung (ACKJTx) ; D auftretende Kollisionen in der Kommunikation werden mit zusätzlichen Verfahrensschritten behoben: Dl im Verfahrensschritt A erfolgt nach dem Ausbleiben der Quittungsmeldung (QD_ACK) nach einem Zyklus (TCYCL) eine Wiederholung der Aussendung der Aufrufmeldung (AP_BC) ; D2 erhält ein tragbarer Empfänger (Tx) nach Aussendung einer Präsenzmeldung (Tx_MSG) innerhalb einer festgelegten Latenzzeit (t AT) keine Empfangsbestätigungs- meidung (ACKJTx) , wiederholt der tragbare Empfänger (Tx) nach einer durch einen Zufallsgenerator festgelegten Zeit (nll, n22) die Aussendung einer den betreffenden Empfänger (Tx) identifizierende Präsenzmeldung (Tx_MSG) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oder mehreren der Verfahrensschritte A, B und C nur dann eine Meldung (AP_BC, Tx_MSG, ACKJTx) ausgesandt wird, wenn unmittelbar vorher durch eine Signal-Detektion (SIG-DET) festgestellt wird, dass das Funkmedium frei ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Wiederholung des Verfahrensschrittes D2 die durch einen Zufallsgenerator festgelegte Zeit (nu, n1 ) aus einem Zahlenbereich mit monoton wachsender Obergrenze erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-/Ausschaltzyklus (tCYCL, tPSG) und der Zyklus (tcϊcL) individuell von der jeweiligen Sende-/Empfangseinheit (AP) festgelegt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklus (tCYCL) in ein Antikollisionsraster (tACG) gegliedert ist, wobei ein Zyklus (tCYcL) ein Vielfaches (n) des Antikollisionsraster (tACG) ist und dass Meldungen (AP_BC, QD_ACK, Tx_MSG, ACKJTx) stets zu durch das Antikollisionsraster (tACG) vorgegebenen Zeitpunkten ausgesandt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Ein-/Ausschaltzyklus (tPHASi» tpSG) innerhalb des Zyklus (tCYCL) geschaltet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-/Ausschaltzyklus (tCYCL, tPsG) durch eine von der Sende-/Empfangseinheit an die in der zugehörigen Erfassungs- zone befindlichen Empfänger T, Tx) ausgesandte Aufruf eidung (AP_BC) verändert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer von der Sende-/Empfangseinheit (AP) ausgesandten Aufrufmeldung (AP_BC) eine Resynchronisation eines auf dem Empfänger befindlichen Taktgebers vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund einer erkannten Kollision die Kommunikation auf einem alternativen Zyklus (tCYCL , tPSG ) aufgebaut wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der alternative Zyklus (tCYCL2) in ein zweites Antikollisionsraster (tACG2) gegliedert ist, wobei ein Zyklus (tCYCL) ein Vielfaches (n) des zweiten Antikollisionsraster (tACG2) ist und dass Meldungen (AP_BC, QD_ACK, Tx_MSG, ACKJTx) stets zu durch das zweite Antikollisionsraster (tACG2) vorgegebenen Zeitpunkten ausgesandt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund einer erkannten Kollision die Kommunikation auf einer anderen Frequenz aufgebaut wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Zufallsgenerator erzeugten Zeiten (nxι, nx2) von der Identität des betreffenden Empfängers (Tx) abhängig sind.
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